1998 Fiscal Year Annual Research Report

(Gap)m(AIP)n短周期超格子・多重井戸構造の電子状態と発光機構

Research Project

Project/Area Number	08454086
Research Institution	SCIENCE UNIVERSITY OF TOKYO
Principal Investigator	上村洸東京理科大学, 理学部, 教授 (60011475)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中山隆史千葉大学, 理学部, 助教授 (70189075)
Keywords	第一原理計算 / 半導体超格子 / 束縛励起子 / 強磁場 / 光学特性
Research Abstract	GaP/AIP短周期超格子について、最近強磁場下で超格子界面に垂直に磁場を加えた時、磁場を強くするにつれて、発光波長が低エネルギー側にシフトするのに対して、発光強度が減少するという異常な現象が観測された。われわれは、この異常な発光現象が、GaPとAIPの界面の量子ドット的欠陥に束縛された励起子に起因すると考え、その束縛エネルギーと束縛励起子状態からの発光強度の磁場依存性を、変分原理を用いて計算した。この変分計算に際し、電子がAIP層、正孔がGaP層に空間的に分離して存在するタイプII型の超格子であることを考慮して、変分関数を構築した。まず励起子相互作用により、異なる層に分かれて存在する電子と正孔が、界面を挟んで互いに向き合って運動する2次元的励起子が現れることを明らかにした。ただ、自由励起子状態からの発光強度は、磁場の増加とともにわずかに増加し、異常な実験結果を説明することはできない。そこで、界面に存在する数百Å程度の広さをもつ量子ドット的欠陥を考えると、この欠陥とほぼ同等のド・ブロイ波長をもつ伝導電子が界面に平行な面内で束縛され、この界面に局在した負の電荷をもつセンターに、隣り合った層に存在する正孔がクーロン引力で引き寄せられて、束縛励起子が生成されることが分かった。この束縛励起子状態を変分計算によって求め、束縛エネルギーと発光強度の磁場依存性を計算したところ、束縛エネルギーは磁場を増すにつれて増加するが、発光強度は減少することを見いだし、界面の量子ドット的欠陥に束縛された束縛励起子が強磁場下における異常な孔特性の起源であることが明らかになった。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] 小林由則,神津和磨,上村洸: "Photoluminescence from Bound Excition States in GaP/AIP Short Period Superlattices in a Strong Magnetic Field" Solid State Commun.109. 583-588 (1999)
[Publications] 上村洸・小林由則・神津和磨: "Mechanism of the Unusual Photoluminescence of GaP/AIP Short Period Superlattices in a Strong Magnetic Field" Proceedings of the 24th International Conference on the Physics of Semiconductors. in press
[Publications] 上村洸,佐藤彰洋: "First-Principles Calculations for a Cuo_5 Pyramid Embedded in YBa_2Cu_3O_<7-δ> and Effects of Charge Density Wave on Its Electronic Structure" Solid State Commun.109. 543-547 (1999)
[Publications] 上村洸,野村和司,佐野彰洋: "Thory of High-Temperature Superconductivity in Underdoped Cuprates;The Unsual Electronic Structure and the Originof the Pseudogap" J.Physics:Condensed Matter. 10. 11345-11364 (1998)
[Publications] 石川真人,中山隆史: "Stacking and Optical Properties of Layered In_2Se_3" Jpn.J.Appl.Phys. 37. 1125-1127 (1998)
[Publications] 村山美佐緒,中山隆史: "Reflectance Difference Spectra Calculations of GaAs(001)As-and Ga-rich Reconstruction Surface Structures" Jpn.J.Appl.phys.37. 4109-4114 (1998)
[Publications] 上村洸,中尾憲司: "電子物性論(物性物理・物質科学のための)第3版" 培風館, 293 (1998)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

(Gap)m(AIP)n短周期超格子・多重井戸構造の電子状態と発光機構

Principal Investigator

上村 洸 東京理科大学, 理学部, 教授 (60011475)

Research Products

[Publications] 小林由則,神津和磨,上村洸: "Photoluminescence from Bound Excition States in GaP/AIP Short Period Superlattices in a Strong Magnetic Field" Solid State Commun.109. 583-588 (1999)

[Publications] 上村洸・小林由則・神津和磨: "Mechanism of the Unusual Photoluminescence of GaP/AIP Short Period Superlattices in a Strong Magnetic Field" Proceedings of the 24th International Conference on the Physics of Semiconductors. in press

[Publications] 上村洸,佐藤彰洋: "First-Principles Calculations for a Cuo_5 Pyramid Embedded in YBa_2Cu_3O_<7-δ> and Effects of Charge Density Wave on Its Electronic Structure" Solid State Commun.109. 543-547 (1999)

[Publications] 上村洸,野村和司,佐野彰洋: "Thory of High-Temperature Superconductivity in Underdoped Cuprates;The Unsual Electronic Structure and the Originof the Pseudogap" J.Physics:Condensed Matter. 10. 11345-11364 (1998)

[Publications] 石川真人,中山隆史: "Stacking and Optical Properties of Layered In_2Se_3" Jpn.J.Appl.Phys. 37. 1125-1127 (1998)

[Publications] 村山美佐緒,中山隆史: "Reflectance Difference Spectra Calculations of GaAs(001)As-and Ga-rich Reconstruction Surface Structures" Jpn.J.Appl.phys.37. 4109-4114 (1998)

[Publications] 上村洸,中尾憲司: "電子物性論(物性物理・物質科学のための)第3版" 培風館, 293 (1998)

上村洸東京理科大学, 理学部, 教授 (60011475)